Collection之树集(TreeSet)

TreeSet与HashSet类似，不过TreeSet是一个有序集合（sorted collection），在对集合进行遍历时，每个值将自动的按照TreeSet内部排序的顺序呈现。当前TreeSet实现使用的是红黑树(red-black tree，详细介绍可以参照《算法导论》一书)，每次将一个元素添加到树中时，都被放置在正确的排序位置上，因此，迭代器总是以排好序的顺序访问每个元素。

将一个元素添加到树中比添加到散列表中慢，但是比添加到数组或者链表中正确位置上要快很多。例如如果树中包含n个元素，查找新元素的正确位置平均需要log2n次比较，也就是如果树中包含1000个元素，添加一个新元素大约需要比较10次即可。

对象的比较

TreeSet如何知道元素怎么排列呢？树集假定插入的元素实现了Comparable接口，这个接口有一个定义的方法：

public interface Comparable<T>
{
    int  compareTo(T other);
}

 

有些标准的Java平台类实现类Comparable接口，例如String类，这个类的compareTo方法依据字典序(有时称为词典序)对字符串进行比较。如果要插入自定义的对象，就必须通过实现Comparable接口自定义排列顺序。在Object类中，没有提供compareTo接口的默认实现。

例如下面的代码展示了如何用部件编号对Item对象进行排序：

class Item implements Compareble<Item>
{
    public int compareTo(Item other)
    {
        return partNumber - other.partNumber;   //需要确保结果不会溢出
    }
    ......
}

 

对于一个给定的类，只能实现这个接口一次，如果在一个集合中需要按照部件编号进行排序，在另一个集合中却要按照描述信息进行排序，该怎么办呢？另外，如果需要对一个类的对象进行排序，而这个类的创建者有没有实现Comparable接口，又该怎么办呢？以上两种情况下，可以通过将Comparator对象传递给TreeSet构造器来告诉树集使用不同的比较方法，Comparator接口声明了一个带有两个显式参数的compare方法。

public interface Comparator<T>
{
    int compare(T a,T b);
}

 

如果按照描述信息进行排序，就直接定义一个实现Comparator接口的类：

class ItemComparator implements Comparator<Item>
{
    public int compare(Item a, Item b)
    {
        String descrA = a.getDescription();
        String descrB = b.getDescription();
        return descrA.compareTo(descrB);
    }
}

然后将这个类的对象传递给树集的构造器：

 

ItemComparator comp = new ItemComparator();
SortedSet<Item> sortByDescription = new TreeSet<Item>(comp);

 如果构造了一棵带有比较器的树，就可以在需要比较两个元素时使用这个对象。

注意，这个比较器没有任何数据，它只是比较方法的持有器。有时将这种对象称为函数对象（function object）。函数对象通常被定义为“瞬时的”，即匿名内部类的实例：

SortedSet<Item> sortByDescription = new TreeSet<Item>(new
    Comparator<Item>()
    {
        public int compare(Item a, Item b)
        {
            String descrA = a.getDescription();
            String descrB = b.getDescription();
            return descrA.compareTo(descrB);
        }
    });

 

注：从Java SE6开始，TreeSet类实现了NavigableSet接口，这个接口增加了几个便于定位元素以及反向遍历的方法，具体可参见API注释。

下面例子中创建了两个Item对象的树集，第一个按照编号排序，是对象的默认顺序，第二个通过使用一个定制的比较器来按照描述信息排序。代码如下：

package com.chensl.collection;
import java.util.*;
/**
   This program sorts a set of item by comparing
   their descriptions.
*/
public class TreeSetTest
{  
   public static void main(String[] args)
   {  
      SortedSet<Item> parts = new TreeSet<Item>();
      parts.add(new Item("Toaster", 1234));
      parts.add(new Item("Widget", 4562));
      parts.add(new Item("Modem", 9912));
      System.out.println(parts);

      SortedSet<Item> sortByDescription = new TreeSet<Item>(new
         Comparator<Item>()
         {  
            public int compare(Item a, Item b)
            {  
               String descrA = a.getDescription();
               String descrB = b.getDescription();
               return descrA.compareTo(descrB);
            }
         });

      sortByDescription.addAll(parts);
      System.out.println(sortByDescription);
   }
}

/**
   An item with a description and a part number.
*/
class Item implements Comparable<Item>
{ 
   /**
      Constructs an item.
      @param aDescription the item's description
      @param aPartNumber the item's part number
   */
   public Item(String aDescription, int aPartNumber)
   {  
      description = aDescription;
      partNumber = aPartNumber;
   }

   /**
      Gets the description of this item.
      @return the description
   */
   public String getDescription()
   {  
      return description;
   }

   public String toString()
   {  
      return "[descripion=" + description
         + ", partNumber=" + partNumber + "]";
   }

   public boolean equals(Object otherObject)
   {  
      if (this == otherObject) return true;
      if (otherObject == null) return false;
      if (getClass() != otherObject.getClass()) return false;
      Item other = (Item) otherObject;
      return description.equals(other.description)
         && partNumber == other.partNumber;
   }

   public int hashCode()
   {  
      return 13 * description.hashCode() + 17 * partNumber;
   }

   public int compareTo(Item other)
   {  
      return partNumber - other.partNumber;
   }

   private String description;
   private int partNumber;
}